一种奥氏体不锈钢NBG焊接工艺制造技术

一种奥氏体不锈钢NBG焊接工艺，包括：S1、选择焊接材料并制定焊接工艺参数；S2、加工焊接坡口；S3、准备焊前工序；S4、采用氏体不锈钢背部免充氩气保护的STT半自动封底焊进行焊接。本发明专利技术可以根据熔滴的不同过渡过程,自动调节焊接电流和电弧电压波形，在整个焊接周期里精确控制流过焊丝的电流，从而达到电弧所需的瞬时热量，同时解决了CO2气体保护焊短路过渡飞溅大的技术难题，确保焊接电弧的稳定燃烧和有效控制焊缝成形。将STT半自动封底焊技术应用于奥氏体不锈钢(304/304L、316/316L)的封底焊接，实现了奥氏体不锈钢大管径管子的背部免充氩气保护的焊接，避免了由于充气导致的潜在不安全因素的产生，保证了焊接质量。

【技术实现步骤摘要】
一种奥氏体不锈钢NBG焊接工艺
本专利技术涉及焊接工艺领域，具体涉及一种奥氏体不锈钢NBG焊接工艺。
技术介绍
奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18％、Ni8％～25％、C约0.1％时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。常见的奥氏体不锈钢有304/304L，316/316L不锈钢，奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性。在石油化工，海洋平台，交通运输等诸多领域有着广泛的应用。奥氏体不锈钢具有地的热导率、高电阻率、高线膨胀系数，焊接时容易产生拉应力。另外奥氏体焊缝陈胜方向性很强的柱状晶，促使有害杂质的偏析，容易形成晶间液态薄膜。奥氏体不锈钢，在焊接时对热裂纹的敏感性较高，易产生弧坑裂纹、液化裂纹；易出现晶间腐蚀，可能在三个部位出现，即焊缝晶间腐蚀、过热区刀蚀、热影响区；易析出脆性相，在奥氏体中存在铁素体时，焊缝在650℃-850℃停留时间过长，有可能析出一种脆硬的金属间化合物，降低塑性、韧性和抗晶间腐蚀性能。针对奥氏体不锈钢的性能及焊接性分析，焊接工艺要点为：(1)选择合适的焊接方法，TIG焊、MIG焊、焊条电弧焊等；(2)焊前不需要预热；(3)控制层间温度，Max200℃，最好＜100℃；(4)快速冷却，尽量减少在450℃-850℃的停留时间；(5)工艺上，采用低线能量(小电流、快速焊)；(6)操作上，采用宅焊道、多道焊、不摆动技术，注意填满弧坑；(7)正确选用焊接材料，选用低含碳量和含稳定化元素的焊材，含适量铁素体促进元素(Cr、Mo、Si等)的焊材，限制焊缝中杂质含量；(8)背面惰性气体保护；(9)清理时，采用奥氏体不锈钢钢丝刷；(10)加工场地，材料、工具要清理，与其他材料分开存放；(11)焊后颜色处理及酸洗。随着奥氏体不锈钢越来越广泛的应用，对焊接质量及焊接效率的要求越来越高，因此，焊接方法的选择以及焊接工艺的制定尤为重要。加拿大液化石油天然气(LNGCanada)项目，项目技术规格书中首次提到奥氏体不锈钢的NBG焊接工艺；TheNoBackingGas(NBG)GMAWmodifiedweldingprocessutilizescomputercontrolledwaveformtechnologyandelectronicsystemfeedbacksensorstoenhancecontrolofthewelddeposit.Controlledtypeandshapeofwelddropletspumpshieldinggas(externaltothepipe)throughtherootgaptoprotectthepipe’sinternalsurfaceattherootareafromoxidation.Thistechniquemakeshighqualityrootpassandeliminatestheneedforargonbackinggasontheinsideofthepipe,thusimprovingsafetybyeliminatingargonasphyxiationrisks.采用计算机控制波形技术和电子系统反馈传感器对无背部保护气(NBG)GMAW焊接工艺进行了改进，提高了对熔敷金属的控制。在管道外部通过根部间隙泵入保护气体，控制焊接熔滴的类型和形状；以达到保护管道内部表面的根部区域不被氧化；该技术保证了根部焊道的高质量，消除了奥氏体不朽钢焊接时背部需要充氩气保护的需要，从而消除了氩气窒息的风险，提高了安全性。STT是“SurfaceTensionTransfer”的英文缩写，即“表面张力过渡”，是一种控制熔敷金属过渡方式的技术，由美国林肯公司开发。致力于解决普通CO2气体保护焊短路过渡产生大量飞溅、电弧不稳定、焊缝成型不好、根焊质量差的问题，通过控制熔敷金属过渡行为来达到减小飞溅、稳定电弧、控制成型和达到较好的根焊质量的目的，同时提高焊接生产效率。STT气保护半自动焊是一种以表面张力为主要熔滴过渡力的熔化极气体保护焊,它采用独特的波形控制技术,可以根据熔滴的不同过渡过程,自动调节焊接电流和电弧电压波形,在整个焊接周期里精确控制流过焊丝的电流,从而达到电弧所需的瞬时热量,同时解决了CO2气体保护焊短路过渡飞溅大的技术难题,确保焊接电弧的稳定燃烧和有效控制焊缝成形。STT控制的焊接方法就是在形成短路“小桥”后焊接电流瞬间减小，在表面张力、重力和电磁力作用下，拉断金属“小桥”，使熔滴由短路过渡转变为自由过渡。这种方法其实质就是利用电弧本身作为传感器来检测电弧电压，根据电压来判断熔滴过渡的瞬时形态，从而根据检测到的电弧电压的变化，按照STT的要求控制瞬时电弧电流的变化，利用表面张力的作用达到熔滴平稳过渡的目的。STT半自动封底焊，可实现全位置焊接，封底焊接时要求焊接方向立下焊接，STT气保护半自动焊具有以下优点：①引弧容易，电弧燃烧稳定；②飞溅极小，焊接烟尘少，噪声小；③焊缝成形美观，焊接质量好，可有效地减少管道打底焊道的未熔合缺陷；④精确的热输入控制可以减少焊接变形和烧穿；⑤焊接成本较低，在焊接碳钢和低合金钢时可采用100％CO2气体保护；⑥焊接速度快，焊接效率高；⑦焊后不需清渣，节省了层间清理时间；⑧操作容易，焊工不需要经过太长时间的培训。奥氏体不锈钢传统的焊接方法为手工氩弧焊GTAW、焊条电弧焊SMAW、药芯焊丝气体保护焊FCAW、埋弧焊SAW，不论采用哪种组合的焊接方法，都需要采用氩弧焊GTAW进行封底焊接，背部充氩气保护，保证根部焊道的焊接质量，保证背部成型，防止背部氧化。GTAW封底焊接虽然保证了焊接质量，但是送丝速度慢，焊接速度慢，焊接效率低；背部需要密封，充氩气保护，充气过程操作复杂，需要保证背部气体的氧气浓度降低到一定值以后才可以开始焊接，所耗时间长，更拉低了奥氏体不锈钢的焊接效率，且焊接大管径管子时，背部充气，一方面管道内都是惰性气体，施工过程中可能会导致人员窒息的风险；另一方面会使管子内气压增大，潜在诸多不安全因素。STT半自动封底焊技术也曾被用于西气东输碳钢管道的封底焊接，效率可提高3-5倍，但是STT半自动封底焊技术用于奥氏体不锈钢的焊接，要求背部免充氩气保护，在国内还未进行过任何成功尝试。因此，奥氏体不锈钢的根部焊接问题尤为重要，既要求保证焊接质量，又可以提高焊接效率，能规避不安全因素，背部免充气保护的焊接工艺有待发展。不难看出，现有技术中还存在诸多问题。
技术实现思路
为此，为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提出一种奥氏体不锈钢NBG焊接工艺，即奥氏体不锈钢背部免充氩气保护(NBG,NoBackingGas)的STT半自动封底焊焊接工艺。本专利技术通过以下技术手段解决上述问题：一种奥氏体不锈钢NBG焊接工艺，包括：S1、选择焊接设备和材料并制定焊接工艺参数；S2、加工焊接坡口；S3、准备焊前工序；S4、采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种奥氏体不锈钢NBG焊接工艺，其特征在于，包括：/nS1、选择焊接设备和材料并制定焊接工艺参数；/nS2、加工焊接坡口；/nS3、准备焊前工序；/nS4、采用奥氏体不锈钢NBG焊进行焊接。/n

【技术特征摘要】
1.一种奥氏体不锈钢NBG焊接工艺，其特征在于，包括：
S1、选择焊接设备和材料并制定焊接工艺参数；
S2、加工焊接坡口；
S3、准备焊前工序；
S4、采用奥氏体不锈钢NBG焊进行焊接。


2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢NBG焊接工艺，其特征在于，所述S1具体包括：选择焊接设备，选择焊接材料、选择焊接方法、选择焊接保护气体以及制定焊接工艺参数。


3.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢NBG焊接工艺，其特征在于，所述选择焊接设备具体为：包括POWERWAVES350的焊接电源+POWERFEED25M送丝机+POWERWAVESTT模块；
选择焊接材料具体为：
根据奥氏体不锈钢的母材，304/304L不锈钢选用AWSA5.9ER308LSi的焊丝，316/316L不锈钢选用AWSA5.9ER316LSi的焊丝；Si含量限制在0.65％-0.9％之间，焊丝直径为1.0mm或者0.9mm。


4.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢NBG焊接工艺，其特征在于，所述选择焊接方法具体为：
封底焊焊接工艺采用GMAW-S的焊接方法，采用STT半自动封底焊接，背部免充氩气保护；热焊道采用GMAW-P的方法小电流快速焊接，避免或减小热焊道热输入大对封底焊道的后热氧化作用；采用GMAW-P、GTAW、FCAW-G或者SAW焊接方法进行填充及盖面层的焊接。


5.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢NBG焊接工艺，其特征在于，所述选择焊接保护气体具体为：
GMAW-S封底焊接，选用二元混合气或者三元混合气，二元混合气的成分及混合比为98％Ar+2％CO2；三元混合气的成分及混合比为90％He+7.5％Ar+2.5％CO2；气体流量15～25L/Min。


6.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢NBG焊接工艺，其特征在于，所述制定焊接工艺参数具体为：
采用林肯STT焊接设备，可以根据需求调节不同的模式，使用GMAW-S即STT模式进行封底焊接；通过调节焊机上送丝速度的大小，来匹配焊接电流和焊接电压，进而控制焊接热输入的大小，焊接热输入根据ASMESECIX,QW-409.1(c)的计算方法计算瞬时热输入，需要确保根部焊道...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤世云，韦生，任凯，姬锐，卫旭敏，黄志辉，邓梦东，王腾飞，张春瑞，李彬，
申请(专利权)人：中海福陆重工有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44